分子設計の立場からみた分子磁性金属の磁性と伝導

从分子设计的角度研究分子磁性金属的磁性和导电性

基本信息

批准号：
11224203
负责人：
森健彦
金额：
$ 14.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

磁性アニオンを含むBETS系などのπd系有機導体において、πd相互作用の大きさを分子軌道計算によって見積もり、平均場理論に基づいて解析を行なった。λ-(BETS)_2FeCl_4のJπdの大きさは磁場誘起超伝導相の中心磁場からも求められ、18K程度となって分子軌道計算の結果とよく一致する。平均場的にネール温度を計算すると、λ相では直接相互作用と間接相互作用の寄与が似たような大きさとなって、π系上に誘起されるスピンは14%程度と見積もられる。これに対しκ-(BETS)_2FeX_4ではπスピンの大きさは1-2%程度となり、ネール温度はほとんど直接相互作用で決まっていることになる。この他のπd系についても同様の計算を行なった結果、λ塩以外のπd系では転移温度は大部分直接相互作用で決まっているが、第3方向の相互作用をπd相互作用が担っているため、πd相互作用がない系は低次元的磁性を示すことが明らかになった。また、アニオンを合金にした(TTM-TTP)M_<1-x>M'_xCl_4といったテトラチアペンタレン(TTP)系伝導を開発した。2価の金属M'を混ぜることによってバンドフィリングをコントロールすることができ、伝導性はハーフフィリングからゼロフィリングに行くに従って金属から半導体へと変化した。TTP系有機導体では、中心のリジッドなコアー部分がかなり大きいため、従来よりもバルキーな長鎖の置換基をつけたC_2TET-TTPなどのドナーを合成し、金属的伝導性が安定化することを見い出した。両側に4本の長鎖アルキル基をつけたTTC_n-TTPの中性結晶は、分子ファスナー効果が議論されているTTC_n-TTFよりもおおむね3桁ほど高い伝導性を示し、金属を含まない中性の有機物としては、他に例を見ない高伝導性であると思われる。

在包含磁阴离子的πD有机导体中，通过分子轨道计算估算了πD相互作用的大小，并根据平均场理论进行了分析。还根据磁场诱导的超导阶段的中央磁场确定λ-（BETS）_2fecl_4的JπD的大小，并且约为18K，这与分子轨道计算的结果非常吻合。当在平均场中计算När温度时，直接和间接相互作用的贡献在λ相中相似，并且在π系统上诱导的自旋估计约为14％。相反，对于κ-（BETS）_2FEX_4，π旋转的大小约为1-2％，而NAIR温度几乎由直接相互作用确定。对其他πD系统进行了相同的计算，并且揭示了，尽管除λ盐以外的πD系统的过渡温度在很大程度上取决于直接相互作用，但πD相互作用是在第三方向上的相互作用，因此没有πD相互作用的系统表现出低维磁性。我们还开发了基于四硫酸四苯二苯烷（TTP）的电导率，例如（TTM-TTP）M_ <1-x> m'_xcl_4，是阴离子合金的。频带填充可以通过混合二价金属M'来控制，并且当它从半填充到零填充时，电导率从金属变为半导体。在基于TTP的有机导体中，中心的刚性核心部分很大，因此我们具有合成的供体，例如C_2TET-TTP，它们是笨重且长链取代基的，并发现金属电导率稳定了。 TTC_N-TTP的中性晶体与两侧的四个长链烷基相连，比TTC_N-TTF的电导率大约高三个数量级，其中讨论了分子固定效果，并且被认为是无与伦比的，被视为不包含不含中产属的中性有机材料。